機械傳動的作用是傳遞運動和力,常用的機械傳動類型有齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系。
1.齒輪傳動:齒輪傳動的原理是依靠主動輪依次撥動從動輪來實現(xiàn)的。
(1)分類:
A、按傳動時相對運動為平面運動或空間運動分:①平面齒輪傳動(常見的有直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、人字齒輪傳動,根據(jù)齒向,還分為外嚙合、內(nèi)嚙合及齒輪與齒條的嚙合)②空間齒輪傳動(圓錐齒輪傳動、交錯軸齒輪傳動)。
B、按齒輪傳動的工作條件分:閉式傳動(封閉在剛性的箱體內(nèi))、開式傳動(齒輪是外露的)。
(2)特點:優(yōu)點:①適用的圓周速度和功率范圍廣
②傳動比準確、穩(wěn)定、效率高。
③工作可靠性高、壽命長。
④可實現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動
缺點:①要求較高的制造和安裝精度、成本較高。
②不適宜遠距離兩軸之間的傳動。
(3)漸開線標準齒輪基本尺寸的名稱有:①齒頂圓②齒根圓③分度圓④摸數(shù)⑤壓力角等。
(4)輪齒失效形式有以下五種:輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。
2.蝸輪蝸桿傳動:
適用于空間垂直而不相交的兩軸間的運動和動力。
(1)分類:A、根據(jù)蝸桿螺旋面分為阿基米德螺旋面蝸桿、漸開線螺旋面蝸桿、延伸漸開線螺旋面蝸桿;B、根據(jù)蝸桿螺旋線的頭數(shù)分為單頭、雙頭、多頭蝸桿;C、根據(jù)螺旋線的旋轉(zhuǎn)方向分為左旋和右旋兩種。
(2)特點:優(yōu)點①傳動比大。②結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。
缺點①軸向力大、易發(fā)熱、效率低。②只能單向傳動。
(3)渦輪渦桿傳動的主要參數(shù)有:①模數(shù)②壓力角③蝸輪分度圓④蝸桿分度圓⑤導程⑥蝸輪齒數(shù)⑦蝸桿頭數(shù)⑧傳動比等。
(4)蝸桿蝸輪傳動正確嚙合的條件是蝸桿軸向模數(shù)和軸向壓力角應分別等于蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角。
3.帶傳動:
通過中間撓性件(帶)傳遞運動和力,包括①主動輪②從動輪③環(huán)形帶
(1)適用于兩軸平行回轉(zhuǎn)方向相同的場合,稱為開口運動。中心距和包角(帶與輪接觸弧所對的中心角)的概念。
(2)帶的型式按橫截面形狀可分為平帶、V帶和特殊帶三大類。
(3)應用時重點考慮的是:①傳動比的計算②帶的應力分析計算③單根V帶的許用功率。
(4)帶傳動的特點:優(yōu)點:①適用于兩軸中心距較大的傳動;②帶具有良好的撓性,可緩和沖擊,吸收振動;③過載時打滑防止損壞其他零部件;④結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
缺點:①傳動的外廓尺寸較大;②需張緊裝置;③由于打滑,不能保證固定不變的傳動比④帶的壽命較短;⑤傳動效率較低。
4.鏈傳動
(1)包括①主動鏈②從動鏈③環(huán)形鏈條,靠鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和力。按結(jié)構(gòu)不同分為滾子鏈和齒形鏈,齒形鏈用于高速或運動精度較高的傳動。鏈傳動的傳動比不大于8,中心距不大于5~6M,傳遞功率不大于100KW,圓周速率不大于
(2)鏈傳動與帶傳動相比,其主要特點:沒有彈性滑動和打滑,能保持較準確的傳動比,需要的張緊力較小,作用在軸上的壓力也較小,結(jié)構(gòu)緊湊,能在溫度較高、有油污的環(huán)境下工作。
(3)鏈傳動與齒輪傳動相比,其主要特點:制造和安裝精度要求較低;中心距較大時,其傳動結(jié)構(gòu)簡單;瞬時鏈速和瞬時傳動比不是常數(shù),傳動平穩(wěn)性較差。
5.輪系(由一系列齒輪組成)
(1)輪系分為定軸輪系(每個齒輪的幾何軸線是固定的)和周轉(zhuǎn)輪系(至少有一個齒輪的幾何軸線繞另一個齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動)兩種類型。
(2)輪系中的輸入軸與輸出軸的角速度(或轉(zhuǎn)速)之比稱為輪系的傳動比。定軸輪系的傳動比等于各對嚙合齒輪中所有從動齒輪齒數(shù)的乘積與所有主動齒輪齒數(shù)乘積之比。
(3)在周轉(zhuǎn)輪系中,軸線位置變動的齒輪,即既作自轉(zhuǎn),又作公轉(zhuǎn)的齒輪,稱為行星輪,軸線位置固定的齒輪則稱為中心輪或太陽輪。
(4)周轉(zhuǎn)輪系的傳動比不能直接用求解定軸輪系傳動比的方法來計算,必須利用相對運動的原理,用相對速度法(或稱為反轉(zhuǎn)法)將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成假想的定軸輪系進行計算。
(5)輪系的主要特點:適用于相距較遠的兩軸之間的傳動;可作為變速器實現(xiàn)變速傳動;可獲得較大的傳動比;實現(xiàn)運動的合成與分解。
流體的阻力是造成能量損失(即阻力損失)的原因。A、一種是由于流體的黏滯性和慣性引起的沿程阻力損失;B、另一種是由于管路界面突然擴大或縮小等原因,固體壁面對流體的阻滯作用和擾動作用引的稱為局部阻力損失。液體用單位重量流體的能量損失(水頭損失)H1表示,氣體用單位體積內(nèi)的流體的能量損失(壓強損失)P1表示。
流體阻力損失通常有:
(1) 沿程阻力損失(與長度成正比):hf=(λlv2)/(d2g)(液體) pf=(λlρv2)/(d2)(氣體)
λ為沿程阻力系數(shù);v為平均流速;l為管長;d為管徑
(2) 局部阻力損失: hm=ξv2/2g(液體) pm=ξv2/2(氣體)
ξ為局部阻力系數(shù);v為平均流速; d為管徑
(3) 流態(tài):流體在流動時存在兩種質(zhì)點運動形態(tài)即層流運動和紊流運動;
(4) 流態(tài)的判別準則:雷諾數(shù):Re=v(平均流速)d(管徑)/ν(運動黏滯系數(shù)),雷諾數(shù)的大小決定流體的流態(tài),越大越容易成紊流,臨界值約為2000。紊流阻力比層流阻力大得多。
(4) 流體能量總損失:流體能量總損失等于各管段沿程損失與各局部損失的總和。
(5) 減少阻力的措施
● 減小管壁的粗糙度和用柔性邊壁代替剛性邊壁。
● 防止或推遲流體與壁面的分離,避免旋渦區(qū)的產(chǎn)生或減小旋渦區(qū)的大小和強度。
● 對于管道的管件采取的減小阻力措施:一般直徑d較小的彎管,合理地采用曲率半徑尺,可以減少阻力。截面較大的通風彎管需安裝形式合理的導流片,達到減少局部阻力的效果。對于管子截面變化的變徑管,應采用一定長度的漸縮管或漸擴管。對于三通或四通可設置導流隔板。
● 在流體內(nèi)部投加極少量的添加劑,使其影響流體運動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)減阻。
(6) 減少泵與風機的能量損失
● 泵與風機的能量損失通常其產(chǎn)生原因分為三類,即水力損失(與部件形狀、壁面粗糙度、流體黏性有關)、容積損失(壓力較高與壓力較低)、機械損失(摩擦損失)。
● 泵與風機的全效率等于水力效率(水力損失)、容積效率(容積損失)、機械效率(機械損失)的乘積。
泵與風機的實際性能曲線:
流量與揚程(Q—H)曲線大致可分為三種:a為平坦型,b為陡降型c為駝峰型(應盡量避免,在運行中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定工作)。